Živice v oleji – nepriateľ strojných zariadení
Sledovanie degradácie oleja v zariadení je jedna z najdôležitejších diagnostických metód, pomocou ktorej sa dá charakterizovať momentálny stav zostarnutia oleja a pomocou ktorej sa môže predpokladať aj jeho ďalšia životnosť. Degradácia oleja sa pomocou laboratórnych analýz dá sledovať viacerými metódami. Na určenie stupňa degradácie je potrebné určiť viaceré parametre, aby bola správna vypovedacia schopnosť. Najčastejšie sa stanovujú kinematická viskozita, číslo kyslosti, bod vzplanutia, úbytok dôležitých aditív, deemulgačná charakteristika a deemulgačné číslo.
Tieto metódy sú roky uznávané a normované nielen slovenskými STN normami, ale aj zahraničnými ISO resp. ASTM normami. Okrem spomenutých klasických metód významnú úlohu zohráva infračervená (IČ) spektroskopia, ktorá na základe spektier vyhodnotí stupeň degradácie oleja.
Degradácia oleja
Prečo je tento príspevok zameraný práve na degradáciu oleja? Celá odborno-tribotechnická verejnosť, ktorá sa len trochu venuje tribotechnike resp. tribodiagnostike vie, že stupeň zostarnutia - zdegradovanie oleja je pre nich tá najdôležitejšia informácia. Mnohí však nevedia, že existujú viaceré druhy degradácie oleja, ktoré prinášajú so sebou iný stupeň rizikovosti pre zariadenie a možnú poruchovosť. Degradácia ropného oleja by sa mohla podľa charakteru prebiehajúcich procesov v oleji rozdeliť minimálne do troch základných skupín. Na vysvetlenie jednotlivých druhov degradácie olejov možno použiť napríklad turbínové oleje, pri ktorých je predpoklad dlhej životnosti (10-15 niekedy aj viac rokov ).
Olej s vyhovujúcimi kompletnými prevádzkovými podmienkami
Olej s vyhovujúcimi kompletnými prevádzkovými podmienkami je olej, v ktorom nedochádza k prehrievaniu nad určenú teplotu cca 60 °C, nie je nad povolenú hodnotu kontaminovaný vodou a mechanickými nečistotami, ktoré sú katalyzátormi degradácie. V oleji nastáva klasická oxidačná degradácia, pri ktorej pomaly ubúdajú dôležité aditíva - nízkoteplotné antioxidanty chrániace olej pred prudkým zostarnutím. Degradácia je pomalá a prebieha počas celej životnosti oleja. Možno namietať, že ideálny stav sa nedá v prevádzke udržať, ale nie je to tak.
Na základe početných príkladov z praxe, vieme, že odbornou starostlivosťou o olej sa dá očakávaný výsledok dosiahnuť. Sledovať teplotu oleja možno skoro na každej turbíne, kompresore alebo iných väčších zariadení. Pri náhodnom zvýšení teploty a rýchlym zásahom jej znížení olej stratí len minimálne množstvo antioxidantu. Voda z oleja (netesnosť upchávok resp. olejových chladičov ) sa dá tiež efektívne odstrániť vhodnými na to určenými filtračnými zariadeniami. Takáto starostlivosť predpokladá udržať dlhodobo olej vo svojej kondícii. Diagnostika IČ spektroskopiou nevykazuje v tomto prípade žiadne anomálie od nového oleja, poprípade len mierny úbytok antioxidantu a postupnú prirodzenú oxidačnú degradáciu (viď IČ spektrum č. 1).
Olej s dlhodobejším prehrievaním
Druhou skupinou degradácie je tzv. termická degradácia, ktorá vzniká už ako dôsledok poruchy - dlhodobejšieho prehrievania oleja nad predpísanú teplotu. Môžu nastať viaceré technické prípady prehrievania ako napr. zanesenie chladičov uhličitanom z chladiacej vody, čím sa zabráni prenos tepla, čiže dlhodobé chladenie oleja. V takýchto prípadoch je veľmi ťažké promptne prevádzkovo reagovať, pretože sa príčina nedá vždy hneď odstrániť. Nastáva tzv. termická degradácia - zmena chemického zloženia oleja na základe porušenia chemických väzieb. Takýto olej je tmavší, mení sa jeho prirodzený pach. Prečo takýto olej nevyhovuje? Pretože stráca svoje predpísané vlastnosti, mazacie schopnosti a častokrát sa začínajú tvoriť nebezpečné termické degradačné produkty - živice. Problematika nebezpečných lepivých živíc trápi mnohých tribotechnikov, preto je dôležité práve na túto tému upozorniť. Tento stav - prehriaty olej sa dá veľmi efektívne sledovať pomocou diagnostiky IČ spektroskopiou a určiť tak skrátenú životnosťi oleja (viď IČ spektrum č. 2 ).
Lokálne prehriatie oleja
Najnepriaznivejšou resp. najviac problémovou skupinou degradácie je lokálna degradácia oleja, to znamená, že dochádza k intenzívnemu prehrievaniu oleja len na určitom mieste. Mnohokrát je pre prevádzku ťažko identifikovateľné miesto prehrievania a jeho odstránenie. Nastávajú veľké záťaže pre olej ale taktiež len lokálneho charakteru. Priemerná teplota oleja môže byť zachovaná resp. len mierne zvýšená, ale na mieste prehriatia môže olej mať teplotu nad 100 °C a dochádza k nadmernej tvorbe živíc. A tieto živice sa neustále tvoria, až kým nie je lokálne prehrievanie odstránené. Táto lokálna degradácia sa nezaznamená ani na spektrách IČ, pretože sa nevyskytuje celková termická degradácia. Často ani ostatné klasické analýzy nezachytia zmenu navýšenia parametra. Najčastejšie mierne vzrastie kinematická viskozita, ktorá má však povolený rozptyl + 15 %, takže mnohokrát je to v počiatkoch neidentifikovateľné (viď IČ spektrum č. 3 ).
Tvorba, výskyt, nebezpečenstvo a likvidácia živíc
Ako už bolo spomenuté, živice sú termické degradačné produkty, ktoré vznikajú prehrievaním resp. prudkým lokálnym prehriatím oleja. Najväčšie nebezpečenstvo spočíva v tom, že sa nenachádzajú len v objeme oleja, ale sa zachytávajú a lepia na rôzne časti zariadenia. Kým sa problém neodstráni, stále vznikajú. V oleji sa dajú zistiť laboratórnou metódou na prítomnosť živíc a tiež metódou hodnotenia nečistôt mikroskopickou metódou, ktorou sa dá zistiť aj ich charakter, veľkosť a spôsob výskytu v oleji.
Likvidácia týchto živíc záleží mnohokrát od rozhodnutia prevádzkovateľa. Olej sa dá vymeniť za nový, ale tým nie je problém odstránený a výskyt živíc sa s najväčšou pravdepodobnosťou zase objaví. Výmenou oleja sa môže problém len zmierniť.
Veľmi efektívnym v praxi odskúšaným spôsobom odstránenia živíc z plôch zariadenia je elektrostatické čistenie oleja, ktoré dostane živice do objemu a pri súčasnom zapojení mechanickej by pass filtrácie sa živice odstránia z objemu oleja veľmi rýchlym spôsobom, čím sa zabraňuje opätovnej možnosti zanesenia resp. upchatia dôležitých častí zariadenia. Odstraňovanie živíc z oleja je jedna samostatná kapitola, ktorej sa venujú určení odborníci.
V ďalšej časti budú prezentované obrázky živíc z praxe, ich rôzna podoba a správanie sa v oleji.
Záver
Kvalita oleja je jedným z najdôležitejších faktorov pre bezporuchovú prevádzku strojných zariadení. Avšak degradácia oleja je prirodzený jav, ktorý po určitej dobe musí nastať. Naskytuje sa otázka, ako sa dá degradácia ovplyvniť tak, aby sa starnutie oleja a jeho degradačné produkty znížili. Prax dokazuje, že je to výsledkom takmer bezproblémového prevádzkovania zariadenia a odbornej starostlivosti o olej. Príspevok je zameraný aj na tvorbu, výskyt, nebezpečenstvo a likvidáciu živíc, pretože téma je zaujímavá pre tribotechnickú verejnosť.
Ing. Milena Kureková
